[发明专利]一种基于Z扫描的光束束腰半径测量方法及系统有效
申请号: | 202011058284.1 | 申请日: | 2020-09-30 |
公开(公告)号: | CN112197712B | 公开(公告)日: | 2021-12-07 |
发明(设计)人: | 张云峰;王春锐;邵俊峰;陈飞;郭劲 | 申请(专利权)人: | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 |
主分类号: | G01B11/08 | 分类号: | G01B11/08;G01J1/42 |
代理公司: | 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 | 代理人: | 王雨 |
地址: | 130033 吉林省长春市*** | 国省代码: | 吉林;22 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 扫描 光束 束腰 半径 测量方法 系统 | ||
本发明公开了一种基于Z扫描的光束束腰半径测量方法及系统,使用Z扫描系统,首先控制样品沿测量光束的z轴移动,分别获得样品在不同的z轴位置时参考光束的能量以及测量光束透射过样品后的能量,分别为第一能量和第二能量,获得样品在各个z轴位置的透过率,进而根据各个z轴位置的位置数据以及样品在各个z轴位置的透过率获得测量光束束腰处的位置,并根据各个z轴位置的透过率进行拟合获得测量光束的束腰半径。本发明使用Z扫描系统本身实现测量光束束腰半径,与现有技术相比能够提高对光束束腰半径的测量精度。
技术领域
本发明涉及非线性光学及光学检测技术领域,特别是涉及一种基于Z扫描的光束束腰半径测量方法及系统。
背景技术
物质的三阶以上光学非线性,包括非线性折射(正比于非线性实部)、非线性吸收(正比于非线性虚部)以及其它包括非线性散射等的性质,是实现非线性光限幅乃至激光防护的基础。
由于开孔Z扫描技术具有成本低廉、构造相对简单、技术成熟等优势,自1989年由Sheik-Bahae等人提出以来,一直作为标准的三阶乃至高阶非线性吸收系数的测量手段。近些年来,Z扫描技术在光化学、原子与分子物理学、非线性光学的应用极为广泛,并衍生出了多种Z扫描系统。
Z扫描系统获取数据的原理在于,随着样品在Z轴上移动,光斑半径逐渐变化,距离焦点较近的位置光斑较小,反之距离焦点较远处的光斑较大;由于入射到样品表面的光强大小与光斑面积成反比,不同光强下,样品的透过率会由于非线性吸收的存在而发生变化,对于不同物理机制的样品,Z扫描所得数据形成的曲线形状也不尽相同。
Z扫描系统的工作方式为:一束高斯基模光束(可以是单色光或者是连续谱白光)被分为参考光束和信号光束两路,其中测量参考光束的能量,信号光束被聚焦后入射到样品上,样品可沿z轴移动,测量经过样品透射的光束能量,根据参考光束和信号光束的能量数据经过数据处理,从而获得样品相关的非线性吸收参数。
在Z扫描实验中,为了得到测量结果,信号光束的束腰半径是重要参数。现有技术中,测量光束束腰半径采用直接计算法或者刀口法,然而,直接计算法得到的束腰半径受入射光束半径和焦点位置测量精度的制约,另外在强光下可能发生非线性效应,导致光束半径变化,使得束腰半径的测量也有可能受到影响,而刀口法测量过程繁琐,耗费时间长,并且存在由于刀口边缘不整齐以及衍射散射等现象导致刀口扫描曲线与模型不符合,使束腰半径的测量精度下降的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于Z扫描的光束束腰半径测量方法及系统,与现有技术相比能够提高对光束束腰半径的测量精度。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种基于Z扫描的光束束腰半径测量方法,使用的Z扫描系统包括光源、分光元件和聚焦元件,所述光源用于发出预设光束,所述分光元件用于将所述预设光束分成参考光束和测量光束,所述聚焦元件用于将测量光束汇聚而入射到样品;
所述方法包括:
控制样品沿测量光束的z轴移动,分别获得样品在不同的z轴位置时参考光束的能量以及测量光束透射过样品后的能量,分别为第一能量和第二能量;
根据样品在同一z轴位置的第一能量和第二能量,获得在本z轴位置的透过率;
根据各个z轴位置的位置数据以及样品在各个z轴位置的透过率获得测量光束束腰处的位置,并根据各个z轴位置的透过率进行拟合获得测量光束的束腰半径。
优选的,根据样品在同一z轴位置的第一能量和第二能量,根据以下公式获得在本z轴位置的透过率:
T=E1*SRRE2;
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,未经中国科学院长春光学精密机械与物理研究所许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/202011058284.1/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。
- 上一篇:具有液态散热功能的PCB结构
- 下一篇:一种具有液态散热功能的PCB结构